一种纯电动汽车再生制动力分配方法与流程

[0001]
本发明涉及纯电动汽车制动能量回收技术领域，更确切地说，本发明涉及 一种纯电动汽车再生制动力分配方法。


背景技术：

[0002]
在全球不可再生资源日益短缺的大背景下，电动汽车的制动能量回收技术 越来越受到重视，利用该技术可以有效的提高车辆的续驶里程并提高节能效果， 制动力分配作为其中的重要组成部分，直接影响制动能量回收技术的好坏，有 必要提出一种制动力分配方法，在满足制动能量回收最大化与制动安全性最佳 的矛盾前提下，对前后轴制动力以及电机和液压制动力进行合理分配。因此， 针对实验室已有的驱动电机前置前轴解耦式纯电动汽车，提出一种纯电动汽车 再生制动力分配方法。
[0003]
对大量与再生制动系统制动力分配方法相关的专利文献等进行检索，总结 典型的再生制动力分配方法如下：
[0004]
1.并联制动力分配方法
[0005]
在传统前后轴液压制动力按固定比例分配基础上，在电机驱动轴叠加电机 再生制动力，仅适用于小强度制动，能量回收效果有限且易影响制动感觉。
[0006]
2.串联制动力分配方法
[0007]
在能够获得驾驶员制动意图及独立调节各车轮液压制动力基础上，协调控 制液压与电机制动力，提高能量回收效果，包括以下几种典型方式：
[0008]
(1)基于β线制动力分配方法
[0009]
该方法仍保证前后轴制动力按固定比值分配，其中电机驱动轴制动力由电 机优先，液压补偿方式提供，能量回收效果仍较为有限。
[0010]
(2)基于i线制动力分配方法
[0011]
该方法保证前后轴制动力按理想制动力分配曲线分配，能量回收效果好， 但对制动系统硬件要求高，且控制较为复杂，容易影响制动安全。
[0012]
(3)基于ece法规下线制动力分配方法
[0013]
适用于前驱车型，可将尽量多制动力分配给驱动轴，并出于安全性考虑有 效利用后轴制动能力，能量回收效果好，但不能很好平衡制动安全性与能量回 收效果。


技术实现要素：

[0014]
本发明目的在于克服由于受硬软件等各种因素限制，现有制动力分配方法 无法同时保证制动能量回收最大化以及制动安全性最佳的问题，因此本发明针 对实验室已有的驱动电机前置前轴解耦式纯电动汽车，综合考虑理想制动力分 配曲线，ece法规下线及后轴制动力限值等限制因素，为了在保证制动安全性的 前提下，尽量激发电机再生制动潜能，从而平衡制动能量回收最大化与制动安 全性最佳的矛盾要求，提出一种纯电动汽车再生制动力分配方法。
[0015]
为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0016]
一种纯电动汽车再生制动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0017]
p1、综合考虑理想制动力分配曲线、ece法规下线以及后轴制动力等因素， 通过边界条件计算模块确定前轴制动力边界条件；
[0018]
p2、考虑驾驶员制动意图、车辆制动状态以及前轴制动力边界条件，通过 电液制动力协调模块对前轴电液制动力进行目标分配；
[0019]
p3、结合车辆总制动需求以及前轴电液制动力目标值，通过制动力分配补 偿模块进行制动力分配补偿，以满足车辆总制动需求；
[0020]
进一步地，步骤p1进行前轴制动力边界条件的确定，包括如下步骤：
[0021]
①
输入前后轴总需求制动力f
total
以及后轴制动器轮缸压力边界 [p
rear_min
,p
rear_max
]，前后轴总需求制动力f
total
计算公式如下：
[0022][0023]
其中：p
mc
表示主缸压力，由主缸压力传感器直接获取，d
f
、d
r
表示前、后 轴制动器有效制动直径，r
f
、r
r
表示前、后轴轮胎滚动半径，k
bf
、k
br
表示前、 后轴制动器制动效能因数；
[0024]
②
计算理想制动力分配曲线、ece法规下线和后轴制动力对前轴制动力的约 束条件
[0025]
进一步地，满足理想制动力分配曲线时，前轴制动力f
fb
与后轴制动力f
rb
的 关系表达式为：
[0026][0027]
其中：g表示整车重力，h
g
表示车辆质心高度，l表示车辆前后轴轴距，b 表示车辆质心到后轴距离；
[0028]
进而推导出前轴制动力f
fb
与前后轴总需求制动力f
total
的函数关系式为：
[0029][0030]
其中：z表示制动强度；
[0031]
进一步地，满足ece法规下线分配时，结合法规相关要求联立公式：
[0032][0033]
其中：β
ece-b
表示满足ece法规下线分配时的制动器制动力分配系数；
[0034]
进而推导出ece法规限制下，前轴制动力f
fb
与前后轴总需求制动力f
total
函 数关系式：
[0035][0036]
进一步地，根据后轴制动器轮缸压力边界[p
rear_min
,p
rear_max
]得到后轴制动力边 界约束条件[f
rb_min
,f
rb_max
]的公式为：
[0037][0038]
其中：r
wheel
表示后轴制动轮缸半径；
[0039]
③
对需求制动力进行区间划分并确定前轴制动力边界条件
[0040]
进一步地，以前、后轴制动力分配关系曲线为基础，并结合ece制动法规 要求，对需求制动力进行区间划分从而确定前轴制动力边界条件，划分为3个 区间分别为：小强度区间[0,f
little
]、中强度区间[f
little
,f
large
]、大强度区间[f
large
,+∞]， 其中：f
little
为ece法规下线中制动强度z
min
＝0.1g时前后轴总制动力，f
large
为ece 法规下线中制动强度z
max
＝0.52g时前后轴总制动力；
[0041]
进一步地，由于在小强度与大强度区间内，前轴制动力均无ece法规限制， 其对于前轴制动力边界条件的计算方法相同，因此分别以中强度及大强度两种 典型制动需求为例，分析前轴制动力边界条件，其中：中强度区间前后轴总需 求制动力为f’total
，大强度区间前后轴总需求制动力为f”total
；
[0042]
进一步地，当前后轴总需求制动力处于中强度区间为f’total
时，ece法规边界 约束点a'(f’fb1
,f’rb1
)，i曲线边界约束点b'(f’fb2
,f’rb2
)，后轴制动力边界约束点 c'(f’fb3
,f’rb3
)与d'(f’fb4
,f’rb4
)；
[0043]
其中：f’fb1
＝f
r
(f’total
)，f’fb2
＝f
i
(f’total
)，f’fb3
＝f’total-f’rb_min
，f’fb4
＝f’total-f’rb_max
；
[0044]
可得到前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]为：
[0045]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[f’fb1
,f’fb2
]∩[f’fb3
,f’fb4
]
[0046]
当[f
fb_min
,f
fb_max
]为非空集合时：
[0047][0048]
进一步地，当前后轴总需求制动力处于大区间为f”total
时，此时无ece法规限 制，i曲线边界约束点b”(f”fb2
,f”rb2
)，后轴制动力边界约束点c”(f”fb3
,f”rb3
)和 d”(f”fb4
,f”rb4
)；
[0049]
其中：f”fb2
＝f
i
(f”total
)，f”fb3
＝f”total-f”rb_min
，f”fb4
＝f”total-f”rb_max
；
[0050]
可得到前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]为：
[0051]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[f”total
,f”fb2
]∩[f”fb3
,f”fb4
]
[0052]
当[f
fb_min
,f
fb_max
]为非空集合时：
[0053][0054]
④
整理并输出前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]
[0055]
当f
total
∈[0,f
little
]∪[f
large
,+∞]时：
[0056]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[max(f
i
(f
total
),f
total-f
rb_max
),f
total-f
rb_min
]
[0057]
当f
total
∈[f
little
,f
large
]时：
[0058]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[max(f
i
(f
total
),f
total-f
rb_max
),min(f
r
(f
total
),f
total-f
rb_min
)]
[0059]
进一步地，步骤p2进行前轴电液制动力分配，包括如下步骤：
[0060]
(一)最大电机制动力修正
[0061]
进一步地，考虑车辆状态及驾驶员制动意图，修正紧急制动和停车制动两 种制动状态下的最大电机制动力，从而更好的协调电机和液压制动力分配；
[0062]
紧急制动时，为了保证安全性，电机制动要求尽快退出，修正表达式如下：
[0063]
f
′
reg_max
＝min(f
reg_max
(n),f
reg_act
(n-1))
[0064]
其中：f
′
reg_max
表示修正后最大电机制动力，f
reg_max
(n)表示当前时刻最大电机 制动力，f
reg_act
(n-1)表示上一时刻实际电机制动力；
[0065]
停车制动时，根据车速大小对最大电机制动力进行修正，区间为 [v
low_min
,v
low_max
]，修正表达式如下：
[0066][0067]
其中：f
reg_max
表示最大电机制动力，v
low_min
表示f
′
reg_max
为0的临界车速，v
low_max
表示停车制动的门限车速；
[0068]
(二)最优前轴制动力计算
[0069]
进一步地，根据步骤p1得到的前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]，其上边 界能够实现能量回收的最大化，下边界能够保证最佳的制动安全性，为了在制 动能量回收最大化与制动安全性最佳这两个矛盾要求之间寻找平衡，以确定最 优前轴制动力f
fbopt
，本发明采用模糊控制算法，包括以下步骤：
[0070]
(1)计算模糊控制器各输入输出参数，并构造其隶属度函数，
[0071]
1)计算电机制动潜能因数并构造其隶属度函数
[0072]
定义电机制动潜能因数ξ
*reg
表达式为：
[0073][0074]
其中：f
reg_act
(n-1)表示上一时刻实际电机制动力；
[0075]
进一步地，构造电机制动潜能因数ξ
*reg
的隶属度函数：
[0076]
ξ
*reg
＝{l m h}
[0077]
其中：电机制动潜能因数ξ
*reg
分三个等级，l表示电机制动潜能因数处于第 一等级，m表示电机制动潜能因数处于第二等级，h表示电机制动潜能因数处 于第三等级；
[0078]
2)计算滑移率相对偏差并构造其隶属度函数
[0079]
滑移率相对偏差δ
λ
可以实时反映滑移率变化，计算公式如下：
[0080][0081]
其中：λ
fopt
表示车轮最佳滑移率，λ
fact
表示车轮实际滑移率；
[0082]
进一步地，构造滑移率相对偏差δ
λ
的隶属度函数：
[0083]
δ
λ
＝{tl l m h th}
[0084]
其中：滑移率相对偏差δ
λ
分五个等级，tl表示滑移率相对偏差处于第一等 级，l表示滑移率相对偏差处于第二等级，m表示滑移率相对偏差处于第三等 级，h表示滑移率相对偏差处于第四等级，th表示滑移率相对偏差处于第五等 级；
[0085]
3)计算滑移率相对偏差变化率并构造其隶属度函数
[0086]
进一步地，模糊控制器还输入有滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt，构造滑移率 相对偏差变化率dδ
λ
/dt的隶属度函数：
[0087]
dδ
λ
/dt＝{nbnszopspb}
[0088]
其中：滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt分五个等级，nb表示滑移率相对偏差 变化率处于第一等级，ns表示滑移率相对偏差变化率处于第二等级，zo表示滑 移率相对偏差变化率处于第三等级，ps表示滑移率相对偏差变化率处于第四等 级，pb表示滑移率相对偏差变化率处于第五等级；
[0089]
4)确定模糊控制器输出参数为前轴制动力优化因子，并构造其隶属度函数
[0090]
进一步地，模糊控制器输出为前轴制动力优化因子kf，构造前轴制动力优 化因子kf隶属度函数：
[0091]
kf＝{tl l m h th}
[0092]
其中：前轴制动力优化因子kf分五个等级，tl表示前轴制动力优化因子处 于第一等级，l表示前轴制动力优化因子处于第二等级，m表示前轴制动力优 化因子处于第三等级，h表示前轴制动力优化因子处于第四等级，th表示前轴 制动力优化因子处于第五等级；
[0093]
(2)根据不同等级电机制动潜能因数，制定模糊控制器规则库
[0094]
进一步地，为在保证制动安全性的前提下，尽量多的激发电机再生制动潜 能，对于不同的电机制动潜能因数，划分为三种类型：
[0095]
1)电机制动潜能因数ξ
*reg
处于第一等级时，制定模糊控制器规则库如表1：
[0096]
表1模糊控制器规则库1
[0097][0098]
2)电机制动潜能因数ξ
*reg
处于第二等级时，制定模糊控制器规则库如表2：
[0099]
表2模糊控制器规则库2
[0100][0101]
3)电机制动潜能因数ξ
*reg
处于第三等级时，制定模糊控制器规则库如表3：
[0102]
表3模糊控制器规则库3
[0103][0104]
(3)根据上述隶属度函数及模糊控制规则，拟合得到规则库输出曲面图
[0105]
进一步地，根据上述隶属度函数及模糊控制规则，利用matlab拟合得到前 轴制动力优化因子kf与电机制动潜能因数ξ
*reg-滑移率相对偏差δ
λ
、电机制动潜 能因数ξ
*reg-滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt、滑移率相对偏差δ
λ-滑移率相对偏差 变化率dδ
λ
/dt的规则库输出曲面图；
[0106]
(4)确定最优前轴制动力
[0107]
进一步地，最优前轴制动力f
fbopt
表达式为：
[0108][0109]
根据模糊控制器规则库输出曲面图以及最优前轴制动力计算公式确定最优 前轴制动力f
fbopt
；
[0110]
(三)前轴电液制动力分配
[0111]
进一步地，以保证最优前轴制动力为基础，同时考虑发挥电机最大制动潜 能，对前轴电液制动力进行分配，步骤如下：
[0112]
a)输入修正后最大电机制动力f
′
reg_max
、最优前轴制动力f
fbopt
以及前轴液压 制动力边界条件[f
fhmin
,f
fhmax
]；
[0113]
b)将修正后最大电机制动力f
′
reg_max
与前轴液压制动力边界条件上限值f
fhmax
求和，判断其值是否小于最优前轴制动力f
fbopt
，若是则继续步骤c)，否则进入 步骤d)；
[0114]
c)进行电液制动力分配，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
等于修正后最大电机 制动
力f
′
reg_max
，目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
等于前轴液压制动力边界条件上 限值f
fhmax
，然后直接进入步骤g)；
[0115]
d)进一步将修正后最大电机制动力f
′
reg_max
与前轴液压制动力边界条件下限 值f
fhmin
求和，判断其值是否小于最优前轴制动力f
fbopt
，若是则进入步骤e)，否 则进入步骤f)；
[0116]
e)进行电液制动力分配，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
等于修正后最大电机 制动力f
′
reg_max
，目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
等于最优前轴制动力f
fbopt
与修正 后最大电机制动力f
′
reg_max
的差值,然后直接进入步骤g)；
[0117]
f)进行电液制动力分配，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
等于最优前轴制动力 f
fbopt
与前轴液压制动力边界条件下限值f
fhmin
的差值，目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
等于前轴液压制动力边界条件下限值f
fhmin
，继续进入步骤g)；
[0118]
g)输出目标电机制动力初值f
reg_trgt0
和目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
；
[0119]
进一步地，步骤p3结合前后轴总需求制动力进行制动力分配补偿，由于最 优前轴制动力中的电液制动力分配已经充分考虑了安全性和能量回收的矛盾平 衡问题，因此为避免破坏平衡以后轴液压制动力优先补偿的原则进行分配，包 括如下步骤：
[0120]
i)输入为前后轴总需求制动力f
total
，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
，目标前 轴液压制动力初值f
fh_trgt0
；
[0121]
ii)判断后轴液压是否满足所需补偿制动力要求，即是否满足判断条件 f
total-f
fh_trgt0-f
reg_trgt0
≤f
rb_max
，若满足则说明后轴液压可以完成补偿工作，则制动 力分配表达式为：
[0122][0123]
然后直接进入步骤vi)，否则进入步骤iii)；
[0124]
iii)后轴液压只能完成部分制动力补偿工作，其余部分由前轴电机补偿， 此时后轴液压制动力满足f
rl_trgt
＝f
rr_trgt
＝f
rb_max
/2，则制动力需补偿量剩余部分为 δf
′
b
＝f
total-f
fh_trgt0-f
reg_trgt0-f
rb_max
，继续判断前轴电机是否满足剩余补偿制动力要 求，即是否满足判断条件f
reg_trgt0
+δf
′
b
≤f
′
reg_max
，若满足则说明前轴电机可以完成 剩余补偿工作，则制动力分配表达式为：
[0125][0126]
然后直接进入步骤vi)，否则进入步骤iv)；
[0127]
iv)由于前轴电机仍无法完成制动力补偿工作，则其余部分由前轴液压补 偿，此时前轴电机制动力满足f
reg_trgt
＝f
′
reg_max
，制动力需补偿量剩余部分为 δf
″
b
＝f
reg_trgt0
+δf
′
b-f
′
reg_max
，继续判断前轴液压是否满足剩余补偿制动力要求，即 是否满足判断条件f
fh_trgt0
+δf
″
b
≤f
fhmax
，若满足则说明前轴液压可以完成剩余补偿 工作，则制动力分配表达式为：
[0128][0129]
然后直接进入步骤vi)，否则进入步骤v)；
[0130]
v)前轴液压补偿能力仍然有限，则前轴、后轴以及电机制动力全部取最大 值，制动力分配表达式为：
[0131][0132]
继续进入步骤vi)；
[0133]
vi)输出目标电机制动力f
reg_trgt
、目标左前轮液压制动力f
fl_trgt
、目标右前 轮液压制动力f
fr_trgt
、目标左后轮液压制动力f
rl_trgt
、目标右后轮液压制动力 f
rr_trgt
；
[0134]
与现有发明相比本发明的有益效果是：
[0135]
1.本发明所述的一种纯电动汽车再生制动力分配方法，目标实施车型为驱 动电机前置前轴解耦式纯电动汽车，综合考虑理想制动力分配曲线、ece法规下 线以及后轴制动力限值等因素，确定了合理的前轴制动力边界条件，上边界能 实现能量回收最大化，下边界能保证制动安全性最佳，为进一步优化系统提供 前提条件；
[0136]
2.本发明所述的一种纯电动汽车再生制动力分配方法，以得到的前轴制动 力边界条件为基础，根据不同制动状态对最大电机制动力进行修正，并采用模 糊控制方法求得最优前轴制动力，在保证制动安全性前提下，尽量激发电机再 生制动潜能，以协调分配电液制动力，从而平衡了制动能量回收最大化与制动 安全性最佳的矛盾要求；
[0137]
3.采取后轴液压优先补偿需求制动力的方式，在不打破制动能量回收最大 化与制动安全性最佳相平衡的基础上，满足了前后轴总制动需求，实现了制动 力合理分配。
附图说明
[0138]
下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0139]
图1是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的整体结构图；
[0140]
图2是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的前轴制动力边界条 件确定流程图；
[0141]
图3是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的制动边界条件分析 图；
[0142]
图4是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的前轴电液制动力分 配流程图；
[0143]
图5是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的通过模糊控制法确 定最优前轴制动力流程图；
[0144]
图6是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的电机制动力潜能因 数ξ
*reg
隶属度函数示意图；
[0145]
图7是本发明所述的一种纯电动汽车制动力分配方法的滑移率相对偏差δ
λ 隶属度函数示意图；
接从can总线获取，本发明不作详述；
[0163]
②
计算理想制动力分配曲线、ece法规下线和后轴制动力对前轴制动力的约 束条件
[0164]
当前后轴制动力满足理想制动力分配曲线时，前轴制动力f
fb
与后轴制动力 f
rb
的关系表达式为：
[0165][0166]
其中：g表示整车重力，h
g
表示车辆质心高度，l表示车辆前后轴轴距，b 表示车辆质心到后轴距离；
[0167]
进而推导出前轴制动力f
fb
与前后轴总需求制动力f
total
的函数关系式为：
[0168][0169]
其中：z表示制动强度；
[0170]
当前后轴制动力满足ece法规下线分配时，结合法规相关要求联立公式：
[0171][0172]
其中：β
ece-b
表示满足ece法规下线分配时的制动器制动力分配系数；
[0173]
进而推导出ece法规限制下，前轴制动力f
fb
与前后轴总需求制动力f
total
函 数关系式：
[0174][0175]
再根据后轴制动器轮缸压力边界[p
rear_min
,p
rear_max
]得到后轴制动力边界约束 条件[f
rb_min
,f
rb_max
]的公式为：
[0176][0177]
其中：r
wheel
表示后轴制动轮缸半径；
[0178]
③
对需求制动力进行区间划分并确定前轴制动力边界条件
[0179]
参阅图3，以前、后轴制动力分配关系曲线为基础，并结合ece制动法规要 求，对需求制动力进行区间划分从而确定前轴制动力边界条件，划分为3个区 间分别为：小强度区间[0,f
little
]、中强度区间[f
little
,f
large
]、大强度区间[f
large
,+∞]， 其中：f
little
为ece法规下线中制动强度z
min
＝0.1g时前后轴总制动力，f
large
为ece 法规下线中制动强度z
max
＝0.52g时前后轴总制动力；
[0180]
由于在小强度与大强度区间内，前轴制动力均无ece法规限制，其对于前 轴制动力边界条件的计算方法相同，因此分别以中强度及大强度两种典型制动 需求为例，分析前轴制动力边界条件，其中：中强度区间前后轴总需求制动力 为f’total
，大强度区间前后轴总需求制动力为f”total
；
[0181]
当前后轴总需求制动力处于中强度区间为f’total
时，ece法规边界约束点 a'(f’fb1
,f’rb1
)，i曲线边界约束点b'(f’fb2
,f’rb2
)，后轴制动力边界约束点c'(f’fb3
,f’rb3
)与d'(f’fb4
,f’rb4
)；
[0182]
其中：f’fb1
＝f
r
(f’total
)，f’fb2
＝f
i
(f’total
)，f’fb3
＝f’total-f’rb_min
，f’fb4
＝f’total-f’rb_max
；
[0183]
可得到前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]为：
[0184]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[f’fb1
,f’fb2
]∩[f’fb3
,f’fb4
]
[0185]
[f
fb_min
,f
fb_max
]为非空集合时：
[0186][0187]
当前后轴总需求制动力处于大区间为f”total
时，此时无ece法规限制，i曲线 边界约束点b”(f”fb2
,f”rb2
)，后轴制动力边界约束点c”(f”fb3
,f”rb3
)和d”(f”fb4
,f”rb4
)；
[0188]
其中：f”fb2
＝f
i
(f”total
)，f”fb3
＝f”total-f”rb_min
，f”fb4
＝f”total-f”rb_max
；
[0189]
可得到前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]为：
[0190]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[f”total
,f”fb2
]∩[f”fb3
,f”fb4
]
[0191]
[f
fb_min
,f
fb_max
]为非空集合时：
[0192][0193]
④
整理并输出前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]
[0194]
当f
total
∈[0,f
little
]∪[f
large
,+∞]时：
[0195]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[max(f
i
(f
total
),f
total-f
rb_max
),f
total-f
rb_min
]
[0196]
当f
total
∈[f
little
,f
large
]时：
[0197]
[f
fb_min
,f
fb_max
]＝[max(f
i
(f
total
),f
total-f
rb_max
),min(f
r
(f
total
),f
total-f
rb_min
)]
[0198]
参阅图4，步骤p2进行前轴电液制动力分配，包括如下步骤：
[0199]
(一)最大电机制动力修正
[0200]
最大电机制动力f
reg_max
由电机电池外特性及电池soc状态模块提供，直接从 can总线获取，本发明不做重点叙述，在此基础上考虑驾驶员制动意图及车辆状 态，以修正最大电机制动力，更好协调电机和液压制动力分配；
[0201]
其中反映驾驶员制动意图及车辆状态的信号包括制动状态信号m
brk
、制动踏 板位移s
pb
、制动踏板速度ds
pb
、当前车速v
veh
、车轮最佳滑移率λ
fopt
和车轮实际滑 移率λ
fact
；制动踏板位移s
pb
来自踏板位移传感器，制动踏板速度ds
pb
可由对s
pb
求 导得到，其余信号直接从can总线获取，非本发明重点，不进行详述；
[0202]
当车辆速度不为0并且踩制动踏板速度和位移均超过设定门限值时，车辆 处于紧
急制动状态；当车辆速度低于门限车速并逐渐下降直至停车时，车辆处 于停车制动状态，上述两种制动状态应进行最大电机制动力修正，修正后最大 电机制动力为f
r
′
eg_max
；
[0203]
紧急制动时，为了保证安全性，电机制动要求尽快退出，修正表达式如下：
[0204]
f
r
′
eg_max
＝min(f
reg_max
(n),f
reg_act
(n-1))
[0205]
其中：f
reg_max
(n)表示当前时刻最大电机制动力，f
reg_act
(n-1)表示上一时刻实 际电机制动力；
[0206]
停车制动时，根据车速大小对最大电机制动力进行修正，区间为 [v
low_min
,v
low_max
]，修正表达式如下：
[0207][0208]
其中：v
low_min
表示f
r
′
eg_max
为0的临界车速，v
low_max
表示停车制动的门限车速；
[0209]
(二)最优前轴制动力计算
[0210]
参阅图5，根据步骤p1得到的前轴制动力边界条件[f
fb_min
,f
fb_max
]，其上边界 能够实现能量回收的最大化，下边界能够保证最佳的制动安全性，为了在制动 能量回收最大化与制动安全性最佳这两个矛盾要求之间寻找平衡，以确定最优 前轴制动力f
fbopt
，本发明采用模糊控制算法，包括以下步骤：
[0211]
(1)计算模糊控制器各输入输出参数，并构造其隶属度函数
[0212]
1)计算电机制动潜能因数并构造其隶属度函数
[0213]
定义电机制动潜能因数ξ
*reg
表达式为：
[0214][0215]
其中：f
reg_act
(n-1)表示上一时刻实际电机制动力，f
′
reg_max
表示修正后最大电 机制动力；
[0216]
利用电机制动潜能因数ξ
*reg
对电机制动潜能进行量化，进而对制动能量回收 效果进行评价，电机制动潜能因数ξ
*reg
∈[0,1]，作为模拟控制器的输入之一，当 ξ
*reg
＝0时，电机不发挥制动潜能，当ξ
*reg
＝1时，电机完全发挥制动潜能；
[0217]
参阅图6，构造电机制动潜能因数ξ
*reg
的隶属度函数为：
[0218]
ξ
*reg
＝{l m h}
[0219]
其中：电机制动潜能因数ξ
*reg
分三个等级，l表示电机制动潜能因数处于第 一等级，范围大致在0～0.2；m表示电机制动潜能因数处于第二等级，范围大 致在0.2～0.7；h表示电机制动潜能因数处于第三等级，范围大致在0.7～1；
[0220]
2)计算滑移率相对偏差并构造其隶属度函数
[0221]
滑移率相对偏差δ
λ
可以实时反映滑移率变化，计算公式如下：
[0222][0223]
滑移率相对偏差δ
λ
∈[0,1]，作为模糊控制器的输入之一，其值越小，则说明 实际滑移率λ
fact
越靠近最优滑移率λ
fopt
，同时抱死趋势增加，制动安全性降低；
[0224]
参阅图7，构造滑移率相对偏差δ
λ
的隶属度函数为：
[0225]
δ
λ
＝{tl l m h th}
[0226]
其中：滑移率相对偏差δ
λ
分五个等级，tl表示滑移率相对偏差处于第一等 级，范围大致在0～0.35；l表示滑移率相对偏差处于第二等级，范围大致在 0.35～0.50；m表示滑移率相对偏差处于第三等级，范围大致在0.50～0.70；h 表示滑移率相对偏差处于第四等级，范围大致在0.70～0.85；th表示滑移率相 对偏差处于第五等级，范围大致在0.85～1；
[0227]
3)计算滑移率相对偏差变化率并构造其隶属度函数
[0228]
模糊控制器还输入有滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt，dδ
λ
/dt∈[-1,1]用来体现 滑移率变化的趋势，dδ
λ
/dt∈[-1,0)时相对偏差在减小，dδ
λ
/dt∈(0,1]时相对偏差 在增加；
[0229]
参阅图8，构造滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt的隶属度函数为：
[0230]
dδ
λ
/dt＝{nb ns zo ps pb}
[0231]
其中：滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt分五个等级，nb表示滑移率相对偏差 变化率处于第一等级，范围大致在-1～-0.5；ns表示滑移率相对偏差变化率处于 第二等级，范围大致在-0.5～-0.2；zo表示滑移率相对偏差变化率处于第三等 级，范围大致在-0.2～0.25；ps表示滑移率相对偏差变化率处于第四等级，范围 大致在0.25～0.7；pb表示滑移率相对偏差变化率处于第五等级，范围大致在 0.7～1；
[0232]
4)确定模糊控制器输出参数为前轴制动力优化因子，并构造其隶属度函数
[0233]
模糊控制器输出为前轴制动力优化因子kf，kf∈[0,1]，并且其值越接近于 0，则最优前轴制动力f
fbopt
越靠近前轴制动力最小边界值f
fb_min
；其值越接近于1， 则最优前轴制动力f
fbopt
越靠近前轴制动力最大边界值f
fb_max
；
[0234]
参阅图9，构造前轴制动力优化因子kf隶属度函数为：
[0235]
kf＝{tl l m h th}
[0236]
其中：前轴制动力优化因子kf分五个等级，tl表示前轴制动力优化因子处 于第一等级，范围大致在0～0.15；l表示前轴制动力优化因子处于第二等级， 范围大致在0.15～0.35；m表示前轴制动力优化因子处于第三等级，范围大致 在0.35～0.55；h表示前轴制动力优化因子处于第四等级，范围大致在0.55～0.75； th表示前轴制动力优化因子处于第五等级，范围大致在0.75～1；
[0237]
(2)根据不同等级电机制动潜能因数，制定模糊控制器规则库
[0238]
为在保证制动安全性的前提下，尽量多的激发电机再生制动潜能，对于不 同的电机制动潜能因数，划分为三种类型：
[0239]
1)电机制动潜能因数ξ
*reg
处于第一等级时，制定模糊控制器规则库如表1：
[0240]
表1模糊控制器规则库1
[0241][0242]
2)电机制动潜能因数ξ
*reg
处于第二等级时，制定模糊控制器规则库如表2：
[0243]
表2模糊控制器规则库2
[0244][0245][0246]
3)电机制动潜能因数ξ
*reg
处于第三等级时，制定模糊控制器规则库如表3：
[0247]
表3模糊控制器规则库3
[0248][0249]
(3)根据上述隶属度函数及模糊控制规则，拟合得到规则库输出曲面图
[0250]
参阅图10，根据上述隶属度函数及模糊控制规则，利用matlab拟合得到前 轴制动力优化因子kf与电机制动潜能因数ξ
*reg-滑移率相对偏差δ
λ
、电机制动潜 能因数ξ
*reg-滑移率相对偏差变化率dδ
λ
/dt、滑移率相对偏差δ
λ-滑移率相对偏差 变化率dδ
λ
/dt的规则库输出曲面图；
[0251]
(4)确定最优前轴制动力
[0252]
定义最优前轴制动力f
fbopt
计算公式为：
[0253]
f
fbopt
＝f
fb_min
+(f
fb_max-f
fb_min
)
□
k
f
[0254]
根据模糊控制器规则库输出曲面图以及最优前轴制动力计算公式确定最优 前轴制动力f
fbopt
；
[0255]
(三)前轴电液制动力分配
[0256]
参阅图11，以保证最优前轴制动力为基础，同时考虑发挥电机最大制动潜 能，对前轴电液制动力进行分配，步骤如下：
[0257]
a)输入修正后最大电机制动力f
′
reg_max
、最优前轴制动力f
fbopt
以及前轴液压 制动力边界条件[f
fhmin
,f
fhmax
]，其中[f
fhmin
,f
fhmax
]来自制动系统压力估算模块部分， 直接从can总线获取，本发明不作详述；
[0258]
b)将修正后最大电机制动力f
′
reg_max
与前轴液压制动力边界条件上限值f
fhmax
求和，判断其值是否小于最优前轴制动力f
fbopt
，若是则继续步骤c)，否则进入 步骤d)；
[0259]
c)进行电液制动力分配，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
等于修正后最大电机 制动力f
′
reg_max
，目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
等于前轴液压制动力边界条件上 限值f
fhmax
，然后直接进入步骤g)；
[0260]
d)进一步将修正后最大电机制动力f
′
reg_max
与前轴液压制动力边界条件下限 值f
fhmin
求和，判断其值是否小于最优前轴制动力f
fbopt
，若是则进入步骤e)，否 则进入步骤f)；
[0261]
e)进行电液制动力分配，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
等于修正后最大电机 制动力f
′
reg_max
，目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
等于最优前轴制动力f
fbopt
与修正 后最大电机制动力f
′
reg_max
的差值,然后直接进入步骤g)；
[0262]
f)进行电液制动力分配，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
等于最优前轴制动力 f
fbopt
与前轴液压制动力边界条件下限值f
fhmin
的差值，目标前轴液压制动力初值 f
fh_trgt0
等于前轴液压制动力边界条件下限值f
fhmin
，继续进入步骤g)；
[0263]
g)输出目标电机制动力初值f
reg_trgt0
和目标前轴液压制动力初值f
fh_trgt0
；
[0264]
参阅图12，步骤p3结合前后轴总需求制动力进行制动力分配补偿，由于最 优前轴制动力中的电液制动力分配已经充分考虑了安全性和能量回收的矛盾平 衡问题，因此为避免破坏平衡以后轴液压制动力优先补偿的原则进行分配，包 括如下步骤：
[0265]
i)输入为前后轴总需求制动力f
total
，目标电机制动力初值f
reg_trgt0
，目标前 轴液压制动力初值f
fh_trgt0
；
[0266]
ii)判断后轴液压是否满足所需补偿制动力要求，即是否满足判断条件f
total-f
fh_trgt0-f
reg_trgt0
≤f
rb_max
，若满足则说明后轴液压可以完成补偿工作，则制动 力分配表达式为：
[0267][0268]
然后直接进入步骤vi)，否则进入步骤iii)；
[0269]
iii)后轴液压只能完成部分制动力补偿工作，其余部分由前轴电机补偿， 此时后轴液压制动力满足f
rl_trgt
＝f
rr_trgt
＝f
rb_max
/2，则制动力需补偿量剩余部分为 δf
′
b
＝f
total-f
fh_trgt0-f
reg_trgt0-f
rb_max
，继续判断前轴电机是否满足剩余补偿制动力要 求，即是否
满足判断条件f
reg_trgt0
+δf
′
b
≤f
′
reg_max
，若满足则说明前轴电机可以完成 剩余补偿工作，则制动力分配表达式为：
[0270][0271]
然后直接进入步骤vi)，否则进入步骤iv)；
[0272]
iv)由于前轴电机仍无法完成制动力补偿工作，则其余部分由前轴液压补 偿，此时前轴电机制动力满足f
reg_trgt
＝f
′
reg_max
，制动力需补偿量剩余部分为 δf
″
b
＝f
reg_trgt0
+δf
′
b-f
′
reg_max
，继续判断前轴液压是否满足剩余补偿制动力要求，即 是否满足判断条件f
fh_trgt0
+δf
″
b
≤f
fhmax
，若满足则说明前轴液压可以完成剩余补偿 工作，则制动力分配表达式为：
[0273][0274]
然后直接进入步骤vi)，否则进入步骤v)；
[0275]
v)前轴液压补偿能力仍然有限，则前轴、后轴以及电机制动力全部取最大 值，制动力分配表达式为：
[0276][0277]
继续进入步骤vi)；
[0278]
vi)输出目标电机制动力f
reg_trgt
、目标左前轮液压制动力f
fl_trgt
、目标右前轮 液压制动力f
fr_trgt
、目标左后轮液压制动力f
rl_trgt
、目标右后轮液压制动力f
rr_trgt
。

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